激光熔敷

激光熔覆亦稱激光包覆或激光熔敷，是一種新的表面改性技術(shù)。它通過在基材表面添加熔覆材料，并利用高能密度的激光束使之與基材表面薄層一起熔凝的方法，在基層表面形成與其為冶金結(jié)合的添料熔覆層。

 大族金石凱是高功率激光加工解決方案的專業(yè)提供商。主導(dǎo)產(chǎn)品包括：高功率激光器系列、高功率激光焊接成套設(shè)備系列、高功率激光切割成套設(shè)備系列、激光熱處理成套設(shè)備系列、激光熔敷設(shè)備系列、激光快速制造設(shè)備等四十多種不同型號(hào)的激光加工設(shè)備及其配套產(chǎn)品。這些產(chǎn)品多擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，廣泛應(yīng)用于鋼鐵冶金、石油、金屬材料加工、煙草及紙類加工、五金工具、汽車、機(jī)械、航空航天、化工、家電制造等行業(yè)，為這些行業(yè)攻克了多項(xiàng)技術(shù)難題，贏得了激光熱處理設(shè)備、高功率激光焊接設(shè)備、香煙激光打孔設(shè)備等多個(gè)細(xì)分市場(chǎng)市場(chǎng)占有率第一。

激光熔覆是指以不同的添料方式在被熔覆基體表面上放置被選擇的涂層材料經(jīng)激光幅照使之和基體表面一薄層同時(shí)熔化，并快速凝固后形成稀釋度極低，與基體成冶金結(jié)合的表面涂層，顯著改善基層表面的耐磨、耐蝕、耐熱、抗氧化及電氣特性的工藝方法，從而達(dá)到表面改性或修復(fù)的目的，既滿足了對(duì)材料表面特定性能的要求，又節(jié)約了大量的貴重元素。

與堆焊、噴涂、電鍍和氣相沉積相比，激光熔覆具有稀釋度小、組織致密、涂層與基體結(jié)合好、適合熔覆材料多、粒度及含量變化大等特點(diǎn)，因此激光熔覆技術(shù)應(yīng)用前景十分廣闊。

從當(dāng)前激光熔覆的應(yīng)用情況來看，其主要應(yīng)用于兩個(gè)方面：一，對(duì)材料的表面改性，如燃汽輪機(jī)葉片，軋輥，齒輪等；二，對(duì)產(chǎn)品的表面修復(fù)，如轉(zhuǎn)子，模具等。有關(guān)資料表明，修復(fù)后的部件強(qiáng)度可達(dá)到原強(qiáng)度的90％以上，其修復(fù)費(fèi)用不到重置價(jià)格的1／5，更重要的是縮短了維修時(shí)間，解決了大型企業(yè)重大成套設(shè)備連續(xù)可靠運(yùn)行所必須解決的轉(zhuǎn)動(dòng)部件快速搶修難題。另外，對(duì)關(guān)鍵部件表面通過激光熔覆超耐磨抗蝕合金，可以在零部件表面不變形的情況下大大提高零部件的使用壽命；對(duì)模具表面進(jìn)行激光熔覆處理，不僅提高模具強(qiáng)度，還可以降低2／3的制造成本，縮短4／5的制造周期。
 

熔覆材料：目前應(yīng)用廣泛的激光熔覆材料主要有：鎳基、鈷基、鐵基合金、碳化鎢復(fù)合材料。其中，又以鎳基材料應(yīng)用最多，與鈷基材料相比，其價(jià)格便宜。

熔覆工藝：激光熔覆按熔覆材料的供給方式大概可分為兩大類，即預(yù)置式激光熔覆和同步式激光熔覆。

預(yù)置式激光熔覆是將熔覆材料事先置于基材表面的熔覆部位，然后采用激光束輻照掃描熔化，熔覆材料以粉、絲、板的形式加入，其中以粉末的形式最為常用?！　⊥绞郊す馊鄹矂t是將熔覆材料直接送入激光束中，使供料和熔覆同時(shí)完成。熔覆材料主要也是以粉末的形式送入，有的也采用線材或板材進(jìn)行同步送料。

預(yù)置式激光熔覆的主要工藝流程為：基材熔覆表面預(yù)處理---預(yù)置熔覆材料---預(yù)熱---激光熔化---后熱處理。

同步式激光熔覆的主要工藝流程為：基材熔覆表面預(yù)處理---送料激光熔化---后熱處理。

按工藝流程，與激光熔覆相關(guān)的工藝主要是基材表面預(yù)處理方法、熔覆材料的供料方法、預(yù)熱和后熱處理。

激光器工作原理：

激光熔覆成套設(shè)備組成：激光器、冷卻機(jī)組、送粉機(jī)構(gòu)、加工工作臺(tái)等。

激光器的選用：目前應(yīng)用廣泛的有CO2激光器，固體激光器。

CO2激光器是應(yīng)用最廣、種類最多的一種激光器，在汽車工業(yè)、鋼鐵工業(yè)、造船工業(yè)、航空及宇航業(yè)、電機(jī)工業(yè)、機(jī)械工業(yè)、冶金工業(yè)、金屬加工等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。約占全球工業(yè)激光器銷售額40％，北美更高達(dá)70%。

1.功率高。CO2激光器是目前輸出功率達(dá)到最高級(jí)區(qū)的激光器之一，其最大連續(xù)輸出功率可達(dá)幾十萬瓦

2.效率高。光電轉(zhuǎn)換率可達(dá)30%以上，比其它加工用激光器的效率高得多。

3.光束質(zhì)量高。模式好，相干性好，線寬窄，工作穩(wěn)定。

傳統(tǒng)的固體激光器通常采用高功率氣體放電燈泵浦，其泵浦效率約為3%到6%。泵浦燈發(fā)射出的大量能量轉(zhuǎn)化為熱能，不僅造成固體激光器需采用笨重的冷卻系統(tǒng)，而且大量熱能會(huì)造成工作物質(zhì)不可消除的熱透鏡效應(yīng)，使光束質(zhì)量變差。加之泵浦燈的壽命約為400小時(shí)，操作人員需花很多時(shí)間頻繁地?fù)Q燈，中斷系統(tǒng)工作，使自動(dòng)化生產(chǎn)線的效率大大降低。與傳統(tǒng)燈泵浦激光器比較，二極管泵浦固體激光器具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1) 轉(zhuǎn)換效率高：由于半導(dǎo)體激光的發(fā)射波長(zhǎng)與固體激光工作物質(zhì)的吸收峰相吻合， 加之泵浦光模式可以很好地與激光振蕩模式相匹配，從而光光轉(zhuǎn)換效率很高，已達(dá)50％以上，整機(jī)效率也可以與二氧化碳激光器相當(dāng)，比燈泵固體激光器高出一個(gè)量級(jí)，因而二極管泵浦激光器體積小、重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊。

(2) 性能可靠、壽命長(zhǎng)：激光二極管的壽命大大長(zhǎng)于閃光燈，達(dá) 15000小時(shí)，泵浦光的能量穩(wěn)定性好，比閃光燈泵浦優(yōu)一個(gè)數(shù)量級(jí)，性能可靠，為全固化器件，是至今為止唯一無需維護(hù)的激光器，尤其適用于大規(guī)模生產(chǎn)線。

(3) 輸出光束質(zhì)量好：由于二極管泵浦激光的高轉(zhuǎn)換效率，減少了激光工作物質(zhì)的熱透鏡效應(yīng)， 大 大改善了激光器的輸出光束質(zhì)量，激光光束質(zhì)量已接近極限。